DP780 Çelikte Sürtünme Ile Tur Mafsalları Üretmek Spot Kaynak

Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Burada, çift fazlı 780 çelik üzerinde bir sürtünme karıştırma noktası kaynak (FSSW) protokolü salıyoruz. Yüksek hızlı dönüşlü bir takım pimi, malzemeyi yumuşatmak için sürtünmeden ısı üretir ve ardından, pim tur eklemini oluşturmak için 2 sayfalık eklemlere daldırır.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Hsu, T. I., Tsai, M. H. Generating Lap Joints Via Friction Stir Spot Welding on DP780 Steel. J. Vis. Exp. (150), e58633, doi:10.3791/58633 (2019).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Sürtünme spot kaynak (FSSW), sürtünme karıştırma kaynak (FSW) bir türevi, 1991 yılında geliştirilen bir katı hal kaynak tekniğidir karıştırın. 2003 yılında otomobillerin arka kapılarında kullanılan alüminyum alaşım için otomotiv endüstrisinde bir endüstri uygulaması bulunmuştur. Sürtünme nokta kaynak çoğunlukla tur eklemleri oluşturmak için Al alaşımları kullanılır karıştırın. Sürtünme spot kaynak karıştırmak yararları direnç nokta kaynak göre sıçrama olmadan termal deformasyon kaynak düşürür yaklaşık% 80 erime sıcaklığı içerir. Sürtünme nokta kaynak karıştırmak 3 adım içerir: dalma, karıştırma ve geri çekme. Bu çalışmada, yüksek mukavemetli çelik de dahil olmak üzere diğer malzemeler de eklem oluşturmak için sürtünme karıştırma kaynak yöntemi kullanılır. Geleneksel kaynak işlemi direnç noktası kaynağı kullanımını içeren DP780, otomotiv endüstrisinde kullanılan birkaç yüksek mukavemetli çelik malzemeden biridir. Bu yazıda DP780 sürtünme spot kaynağı için kullanılmış ve mikro yapısı ve mikro sertliği ölçüldü. Mikroyapı verileri ince taneli bir füzyon bölgesi ve ada sansarbölgesi ile ısı etki bölgesi olduğunu gösterdi. Mikrosertlik sonuçları, merkez bölgenin baz metale göre daha fazla sertlik gösterdiğini göstermiştir. Tüm veriler, çift fazlı çelik 780'de kullanılan sürtünme noktası kaynağının iyi bir tur mafsalı oluşturabileceğini göstermiştir. Gelecekte, sürtünme nokta kaynak endüstriyel üretim süreçlerinde uygulanan yüksek mukavemetli çelik kaynak kullanılabilir.

Introduction

Sürtünme kaynak (FSW) ilk 1991 yılında TWI, Abington, İngiltere1bildirilmiştir . 2003 yılında, Piccini ve Svoboda fsw avantajları arttırmak için üstün bir yöntem belirledi sürtünme kıpır spot kaynak (FSSW) ticari otomobil üretim süreçlerinde kullanılmak üzere2. FSSW yöntemi hiçbir toplu alan erime ile bir nokta tur eklem oluşturma içerir. FSSW kullanımı için en önemli gelişme al alaşımları yüksek sıcaklık koşullarında kaynak sürecinde deforme olarak alüminyum alaşımları olmuştur. İlk başarılı örnek otomotiv endüstrisinde oldu, FSSW Mazda'nın RX-8 tüm arka kapıüretiminde kullanılan nerede ,3,4.

Bu arada, yüksek mukavemetli çelik otomobil gövdesinin baskın malzeme, özellikle çift fazlı çelik. Literatür, FSSW ile üretilen DP600'ın, tüm kaynak bölgelerinin benzer mikroyapılara ve sertlik derecelerine sahip olduğu baz metalle aynı özelliklere sahip olabileceğini göstermektedir5. Stir bölgesinin (SZ), termos-mekanik olarak etkilenen bölge (TMAZ) ve DP590 ve DP600 çeliğin arıza modeli nin mikro yapısında DP çeliği kullanımı için kullanılan FSSW yöntemleri birkaç araştırmacı tarafından incelenmiştir. Onlar çeşitli dönme hızlarında DP590 ve DP600 çelik mikroyapısı (ferrit, bainit ve sanensite) tutarlılık farklılıkları gözlenen6,7,8,9,10. Bazı araştırmacılar DP780 çelik8,9için FSSW ve RSW karşılaştırmalı çalışmalar yaptı. Daha uzun birleştirme süreleri ve daha yüksek takım dönüş hızlarının tüm dalmalar için daha yüksek bir bağlama alanıyla sonuçlandığını ve bunun da daha yüksek bir kesme kuvvetine yol açtığını ve modu interfacial'den çekilmeye kaydırdığını bildirdiler. Ayrıca FSSW RSW daha yüksek bir gücü olduğu sonucuna vardı. FSSW işlemi 3 adım içerir: dalma, karıştırma ve geri çekme. İlk adım, tur ekleminin sakara yakın bir rotasyon aracı pimi ile dalıyor ve sayfaya takılı. FSSW işleminde dönen takım omuz sürtünme ısısı oluşturabilir. İkinci adımda, ısı levhayı yumuşatabilir ve takım piminin tabakaiçine takılmasını kolaylaştırabilir ve iki iş parçasını birlikte karıştırıp pim alanının etrafında karıştırmak için malzemelerde bulunabilir. Son olarak, aletin omuz aletinin iş parçalarıüzerindeki basıncı yapıştırma yı artırabilir. Kaynak işleminden sonra, pim anahtar deliğinden geri çekilebilir. FSSW'nin RSW ile karşılaştırıldığında faydaları daha düşük kaynak sıcaklığı, sıçrama ve üretim sürecinde daha fazla stabilitedir.

Gelişmiş yüksek mukavemetli çeliklerin FSSW'si (AHSS) ile ilgili çalışmalar çeşitli araştırmacılar tarafından rapor edilmiş olsa da, DP590, DP600 ve DP780 FSSW ile ilgili çalışmalar mikroyapı ya da çeşitli proses kullanılarak mekanik ve arıza modellerine odaklanmıştır. Parametre. Bu çalışmada DP780 çeliğin FSSW'si dikkate alındı. FSSW proses protokolü ayrıntılı olarak rapor edildi ve karıştırma bölgesinde bireysel sertlik, termos-mekanik etkilenen bölge ve ısıdan etkilenen bölge, ayrıca baz metal ölçülen mikrosertlik dayalı değerlendirildi.

Otomotiv ve havacılık sektörlerindeki sürekli büyüme ve ağır ağırlık azaltma talebi yle otomotiv endüstrisi AHSS ve tur eklemlerine artan bir ilgi göstermiştir. Örneğin, bir arabanın konvansiyonel çelik gövde, ortalama olarak, fazla 2.000 nokta kaynak tur eklemleri11vardır. Direnç nokta kaynak, lazer nokta kaynak ve sürtünme nokta kaynak12dahil olmak üzere sektöründe kullanılan tur eklemleri için 3 ortak kaynak süreçleri vardır. Ağırlığı azaltmak için bir yolu gelişmiş yüksek mukavemetli çelikler (AHSS) kullanarak. En popüler malzemeler, otomotiv endüstrisinde giderek daha fazla kullanılan çift fazlı ve dönüşüme bağlı plastisite (TRIP) çelikleridir,13,14,15,16. Otomotiv endüstrisi, azalan araç ağırlığı altında yakıt tüketiminin ve çarpışma enerjisi nin emiliminin artması nedeniyle mukavemet standartlarını artırdığı için, farklı malzemelerin ve kaynak süreçlerinin kullanımı önemli bir konu haline gelmektedir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Malzeme hazırlama

NOT: 1,6 mm kalınlığındaki DP780 levhaları 40 mm x 125 mm kuponlar halinde işleyin. FSSW derzleri mekanik testler için kucak makası numunesi olarak tasarlanmıştır. RSW standardı NF ISO 18278-2'den sonra 35 mm x 40 mm üst üste binen iki adet 125 mm x 40 mm'lik iki sayfayı birleştirin; 2005. Kesilmiş koni omuzlu bir geometri tasarımı polikristalin elmas aracı. Geometri tasarımı Şekil 1a'dagösterilmiştir. Pimin çapı 5 mm'dir; uzunluğu 2,5 mm, omuz genişliği ise 10 mm'dir. Gerçek takım pimi Şekil1b'de gösterilmiştir.

  1. Güvenlik yönergeleri
    1. Koruma için başlık veya baffle, gözlük ve eldiven gibi aygıtlar kullanın.
    2. Kaputun ya da şaşkınlığın arkasında dur. Sıçrama teması veya ısı hasarlarını önlemek için gözlük ve eldiven takın.
  2. FSSW makine ayarı
    1. Mirdc yapımı sürtünme kaynakmakinesi karıştırarak tüm eklemleri üretin.
    2. Gömülü veri toplama (DAQ) sistemini kullanarak her birleştirme işlemi sırasında Z eksenel kuvvetini ve penetrasyon derinliğini kaydedin.
  3. Parametre ayarları
    1. Bu çalışmada, aşağıdaki parametreleri kullanın: 2.500 rpm bir takım pimi dönüş hızı, 4 s takım pini çalışma süresi ve bir oran pf 0.5 mm / s takım pin levha içine dalma.
    2. Operatör için parametreleri optimize edin. Dönüş hızı 1.000-2.500 rpm'dir. Çalışma süresi 2-10 s arasında olabilir ve dalma hızı 0.1-0.5 mm/s olabilir.

2. Prosedür

NOT: Çalışma alanı Şekil2'de gösterilmiştir. Tüm üretim prosedürleri çalışma alanında tamamlanır. İşlemden önce, kaynak prosesi dizileri takım rotasyonları ve penetrasyon derinliklerinin yanı sıra ön ısıtma, dalma, konut, geri çekme ve ısıtma sonrası dahil olmak üzere bir dizi diziden oluşur. Tüm adımlar Şekil 3'te bir iş akış şeması şeklinde gösterilir.

  1. DP780 iş parçası hazırlama
    1. Kaynak işleminden önce, iş parçalarını kirleten safsızlık yüzeyleri olmadığından emin olun. Herhangi bir küçük parçacıkları ortadan kaldırmak için iş parçasının yüzeyini silmek için örme mikro-fiber kumaşlar kullanın.
  2. DP780 iş parçasını yerleştirin ve 2 DP780 yaprağı (boyut: 125 mm x 40 mm) 35 mm'lik bir çakışma ile sabitleyin.
  3. Saf olmayan substrat kontaminasyonunu önlemek için pimin temiz olduğundan emin olun. Küçük parçacıkları ortadan kaldırmak için takım pimi yüzeyini silmek için örme mikrofiber kumaşlar kullanın.
  4. Makineye bir kelepçe ile pimi düzeltin.
    1. Alet pimi bağlama için alet pimini tekrar sıkıca vidala.
    2. Pin bağlama adımına dikkat edin. Tehlikeyi önlemek için pimin makineye sıkıca kenetlendirildiğından emin olun. Dönen alet, bir sıkma kuvveti uygulanarak kaynak tan önce ve kaynak sırasında iş parçalarının birbirine sıkıca bastırıldığı dönmeyen bir bağlama halkası ile çevrilidir. Şekil 3a'da gösterilen çizim, takım pimini düzeltmek için kullanılan kelepçe halkasına dikkat eder. Bu adımdan sonra, üretim akış şemasında gösterilir.
    3. Güvenliği sağlayın.
    4. Kelepçe halkası olmayan yüksek hızlı dönüş piminin gevşediğini doğrulayın. Takım pimi makineye yerleştirildiğinde, takım piminin emniyet nedeniyle dönüş sırasında kelepçeden ayrılmadığından emin olun. Takım pimi 1 dakika içinde 10 ila 100 rpm düşük döndürme hızı kullanır. Hız 1 dakika içinde 100'den 1.000 rpm'ye kadar hızlanabilir (Şekil3b).
  5. Makine ayarları
    1. Aşağıdaki parametreleri kullanın: 3.000 rpm dönme hızı, 4 s'lik bir dalma hızı ve 0,5 mm/s dalma hızı (Şekil3c).
  6. Kaynak konumunu kalibre edin (Şekil 3d ve Şekil 4a'dagösterilen gerçek ürün).
    1. Karıştırma noktası kaynakçı makinede pin ayarlayın. Pim ve iş parçası arasındaki boşluk, eklem yerini ayarlamak için 5 cm'den daha küçüktür. Konum onaylandıktan sonra kaynak işlemine geçin.
  7. Kaynak sırasında, yaralanmayı önlemek için gözlük ve eldiven takın.
    1. Alet pinini iş parçasına sokmak için yüksek hızlı rotasyon altında aletle kaynak işlemine başlayın. Takım omuz iş parçaları temas ve döndürme durur ve pin geri çekilir.
  8. Dalan
    1. Karıştırma düğmesini açın. Makine ısındığında, takım piminin sürekli olarak 2.500 rpm dönüş hızında çalıştığını doğrulayın. Takım piminin 2.500 rpm'de yüksek hızlı dönüş altında iyice kenetlendirildiğından emin olun. Pim, yüksek hızlı bir dönüş altında iş parçalarına dler ve omuz iş parçalarına yüksek açısal bir hızda temas eder (Şekil3e). Gerçek ürün Şekil 4b'degösterilmiştir.
  9. Karıştırma
    1. Dalan takım pimi iş parçasında karıştırmaya devam ettikçe, ipin arayüzünü ve sürtünme ısısından gelen malzemeyi yumuşatarak greni oluşturur. Takım piminin omzu iş parçasının üst kısmıyla temas ettiğinde, takım piminin yüksek dönüşü yüksek sıcaklıklar oluşturabileceğinden işlemi durdurun. Operasyonel güvenliği sağlayan koruyucu giysiler giymek önemlidir (Bkz. Şekil 3f.) Gerçek ürün Şekil 4c'degösterilmiştir.
  10. Geri çekme
    1. Takım pimini dikey yönde çizin. İşlemden sonra, pin tur eklemanahtar deliği kaynak noktası oluşturur. Sürtünme bu adımda spot kaynak durur karıştırın unutmayın (Şekil 3g). Gerçek ürün Şekil 4e'degösterilmiştir.
  11. İş parçalarını çıkarın.
    1. Makinenin gücünü kapatın.
    2. Kaynak bittikten sonra, iş parçalarını örsten çıkarın. Çatlaklar ve füzyon eksikliği için örnekleri gözlemleyin.
    3. Takım pimini çıkarın.
    4. İşlemden sonra, takım pimini kelepçe halkasından çıkarın. Takım piminin görünümü gözlemlenir ve kontrol edilir (Şekil 5).

3. Mekanik özellik değerlendirmesi

  1. FSSW kaynaklarının mikroskopi incelemesi (Şekil 3h)
    1. Mikroskobik numune hazırlama
    2. Optik mikroskop görüntüsü ve ikincil elektron görüntü analizi kullanarak bağlı bölgenin kesit alanını ölçün. Mikroskobik numuneleri, 200 ile 200 arasında değişen kum boyutuna sahip topraklanmış silikon karbür kağıt kullanarak hazırlayın. Örnekleri %0,03 alümina ve etch ile %4 nital çözelti ile oda sıcaklığında 7-10 s ile parlata.
    3. Mikroskopi gözlemi
    4. Optik mikroskopi ve taramalı elektron mikroskobu kullanarak mikroyapıları gözlemleyin ve karakterize edin. 20 kV'luk bir voltaj ve 10 μm çalışma mesafesi kullanın. Optik mikroskopi itibaren, herhangi bir küçük çatlak hattı veya füzyon bölgesi eksikliği tespit edilebilir. Sansarit, ustenit dağılımı ve tane boyutunu analiz etmek için taramalı elektron mikroskobu kullanın.
  2. Mikro sertlik
    1. Mikrosertlik deneylerini 3 kereden fazla doğrulayın. Değerler standart sapmayı açıkça belirtemeyecek kadar küçüktü.
    2. Vickers elmas indenter'ine 300 g test yükü numunesi ve test başına 0,5 mm ile basın.
    3. DP780 çelik sacların mikrosertlik testini 300 g yük ve 15 s tutma süresine sahip bir mikrosertlik test makinesi kullanarak gerçekleştirin. Mikrosertlik testi, karıştırma bölgesindeki sertlik dağılımını ve bireysel sertlik değerlerini, termomekanik etki bölgesini, ısıdan etkilenen bölgeyi ve kaynak temel metalini ortaya çıkardı.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Şekil 3'te sürtünme noktası kaynak işleminin 3 bölümden oluştuğunu gösteren bir diyagram vardır: dalma (Şekil 3e), karıştırma (Şekil 3f), ve geri çekme (Şekil 3g). Araştırmamızda, kaynak noktası oluşturulabilir. Penetrasyon derinliği değerlendirilen bir faktördür. Şekil6a'da, FSSW merkezde 2 yaprak için ortak oluşturmak için anahtar deliği oluşturur. Anahtar deliğinin ölçüm derinliği levhanın üstünden anahtar deliği alt yüzeyine kadardır (Şekil 6b). Ölçüm değerleri Şekil 6c'degösterilmiştir , ayar değerleri 2 cm, gerçek değerler 1,92-1,98 cm' dir. Şekil7'de, görüntü DP780 sayfasındaki kaynak noktasının anahtar deliği genel görünümünü gösterir. Baz metal mikroyapıanalizi, martensite adalarını ferrit matrisinde gösterdi (Şekil8a). Anahtar deliğine yakın TMAZ'ın mikroyapıları iğne benzeri martensite ve ince asiküler ferrit karışımını göstermektedir (Şekil 8b,c). Anahtar deliği etrafında karıştırma klübonu ince bir tane sansarlık ve gözeneklilik ortaya (Şekil8d).

Hsu ve ark.25 orijinal malzeme özelliği ile karşılaştırıldığında bir baz metal sertliği okudu. HAZ intercritical bölgesinde sertlik değerinin yaklaşık 310-330 Hv aralığında olduğu bulunmuştur. TMAZ'ın sertliği yaklaşık 360 Hv idi. Sürtünme kıpırdanması bölgesinde sertlik nokta kaynak karıştırmak önemli ölçüde diğer bölgelerde daha yüksektir; değerleri 370 Hv olarak bulunmuştur (Şekil 9, Hsu ve ark.25'tendeğiştirilmiştir). Kaynak işlemi başarılı olmazsa, kaynak bölgesinde bazı çatlaklar ve füzyon eksikliği olacaktır.

Figure 1
Şekil 1. Takım piminin diyagramı.
(a) Araç pininin boyutu ve geometrisi (b) gerçek araç pini Lütfen bu şeklin daha büyük bir sürümünü görüntülemek için buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2. Çalışma alanını gösteren bir diyagram. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3. Sürtünmeyi göstermek için bir akış şeması nokta kaynak süreci karıştırın.
(a) kelepçe pimi (b) emniyet onaylı (c) makine ayarı doğrulandı (d )kalibrasyon (e) dalma (f) karıştırma (g) geri çekme (h) eklemlerin mekanik özelliklerinin doğrulanması Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 4
Şekil 4. Kaynak işlemi. (a) kalibrasyon (b) dalma (c) karıştırma (d) geri çekme Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görmek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 5
Şekil 5. Kullanılan pimi gösteren bir diyagram. İğneler yüksek sıcaklıklarda tüketilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 6
Şekil 6. Ayarların karşılaştırılmasını kullanarak derinlik teyidi.
(a) Anahtar deliğini oluşturan FSSW'nin makro görünümü. (b) Derinliklerin ölçüldüğü yeri gösteren bir diyagram (c) Derinlik derinlikleri 2 cm olarak ayarlanır. Gerçek ölçüm değerleri 1,92 ile 1,98 cm arasında değişmektedir.

Figure 7
Şekil 7. Sürtünme genel bir görünüm nokta kaynak karıştırın. Analiz edilen alan 4 bölümden oluşmaktadır: (I) baz metal (II) HAZ (III) TMAZ ve (IV) karıştırma bölgesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 8
Şekil 8. FSSW kullanılarak oluşturulan eklemin mikroyapı bileşimi. (a) baz metali: iş parçalarının taban metali DP 780 levhalardan oluşur. Baz metal malzeme özelliklerinde herhangi bir değişiklik göstermez (b) HAZ: ısı transferi ile kaynak alanı etrafında termal döngüsü. HAZ bölgesi sansaradaları gösterir. (c) TMAZ: karıştırma bölgesi etrafında termomekanik olarak etkilenen bölge. İğne benzeri martensite ve TMAZ bölgesinde gösterilen ince aciküler ferrit. (d) Karıştırma zonu: kaynak işleminde oluşan iğne deliği ve rekristalizasyon tanelerinin oluşumu. Karıştırma bölgesinde 10 μm'den küçük ince taneler belirmiş. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 9
Şekil 9. 300 g yükleme ağırlığına sahip vickers test makinesi kullanılarak incelenen iş parçasının mikrosertlik değerleri 15 s'de tutuldu. Bu rakam Hsu ve ark.25'tendeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dalma aşaması FSSW işlemi sırasında en önemli aşamadır. İş parçasını yumuşatmak için pimin omzundan gelen yeterli sürtünme ısısı olmadan, pim kırılacaktır. Takım geometrisi, dönüş hızı, çalışma süresi ve takım penetrasyon derinliği FSSW sürecinin26 parametresi ortak bütünlüğü belirlemede kritik bir rol oynar. TPD ve takım geometrisi27 özellikle kaynak lanabilirliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu ve eklem özellikleri bildirilmiştir.

Pimlerin geometrisi silindirik, Whorl, MX Triflute, Flared-Triflute, A-çarpık ve TWI28tarafından tasarlanan Re-stir edildi. Bunlar popo kaynağı için uygundur, ancak tur kaynağı için uygun değildir, çünkü takım hareketi ve kaynak torku yoğun karıştırmanın neden olduğu dönüş kuvveti ile azaltılabilir. Alevlendi-Triflute, A-çarpık ve Re-karıştırma takım pimleri tur kaynak için uygundur; tasarım daha geniş bir çalışma tur ortak29oluşturmak için karıştırma bölgesi genişletmek için pin süpürüldü hacmini artırmak için tasarlanmıştır. Bu arada, FSSW sırasında sürtünme dönen aracın ve iş parçasının arabiriminde ısı üretir. Takım geometrisi ve FSSW parametreleri FSSWkaynak 4'ün mukavemetini etkiler. Takım omuz ve pin FSSW aracınınana parçaları 5. Pim sürtünme ısısı üretir, etrafındaki malzemeyi deforme ederve ısıtılan malzemeyi karıştırır 6. Boyutu7, açı8, iplik yönü9, uzunluk10 ve pin profil11 nugget oluşumuna bağlıdır. Bu arada takım omuz FSSW işlemi sırasında ısı üretir, ısıtılmış malzeme forges, malzeme ihracı önler, ve araç etrafında malzeme hareketi ne yardımcı olur12. Omuz büyüklüğü ve konkavite sürtünme de önemli faktörlerdirnokta kaynak 13 karıştırın.

Pin malzemeleri aşağıdaki bileşenlerden oluşmaktadır: %12 Cr çelik, düşük karbon çelik, Mo ve W alaşımı, W alaşımı, polikristalin kübik bor nitrür (PCBN) ve polikristalin kübik bor. Alet aşınması kaynak ilk aşamada dalma döneminde meydana geldiği için, alet deformasyonu ve sürtünme aşınması alette bulunabilir. Bu sorun, sert ve takım ömrünü artırmak için iş parçaları nazaran yüksek sıcaklıklara dayanabilir pin için uygun bir malzeme seçerek çözülebilir. Araştırmamızda, iş parçasını kaynaklamak için polycrystal elması kullandık.

Pim uzunluğu ve penetrasyon derinliği de kaynak işleminde maksimum yüklemeyi etkileyebilen faktörlerdir. Bu daha yüksek bir sonuçlanan artan bir takım penetrasyon derinliği ve azaltılmış pin uzunluğu olacağı belirtilmiştir2.

Dönüş hızı, kaynak işlemine başlamak için iş parçalarında sürtünmeyi sabitlemeye yol açan önemli bir faktördür. Kaynak merkezi bölgesinde yaklaşık 430 ila 470 °C arasındaki pik sıcaklığı tespit etmek için 300-1.000 rpm arasında değişen bir hız kullanılabilir. Kaynak bölgesinden uzakta, ısı etki bölgesi Al alaşımı (6061Al-T6)30için 350 °C'ye kadar sıcaklıkta bir düşüş sergiledi. Diğer referanslardan, düşük dönüş hızında ki sürtünme durumu, bir çubukla yüksek hızlarda bir sopa/kaymaya dönüşebilir. Dönüş hızı, iş parçasını taklit etmek için gerekli ısı üretimine yol açan anahtar faktördür. Geçmişte, çalışmalar Al alaşım üzerinde duruldu. Ancak çalışmamızda dp çeliği üzerinde duruluyor. Sıcaklığı belirlemek için hiçbir test değeri yoktur. Ancak, merkez hattındaki mikroyapının ince taneli sansarlık sergilediği gerçeğine dayanarak, substrat sıcaklığının Ac3 standardını aştığı ortaya çıkarılabilir.

Geçmişte FSSW iş parçaları çalışma metal kaynak düşük erime sıcaklığı fssw ile sabit gerektiren deformiteler ve düşük mukavemet yol açar, çünkü alüminyum alaşımları üzerinde yoğunlaşmıştır. FSSW geliştirildikten sonra hafif çelik de dahil olmak üzere farklı malzemeler kullanılmıştır. Al alaşımları ile kaynaklı DP çelik farklı türde araştırma için yeni alanlardır. FSSW, ticari uygulamalara dayanarak, hem zaman hem de maliyet açısından tasarruf nedeniyle endüstriyel üretimde kullanılan farklı bileşen alaşımları için kullanışlı bir yöntem olabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgments

Biz malzeme desteği için Çin-Çelik Şirketi Dr K. C. Yang teşekkür ve deneysel FSSW ile yardım için MIRDC de Bay LD Wang, CK Wang ve B. Y Hong minnettarlığımızı ifade etmek istiyoruz. Bu araştırma Metal Sanayii Araştırma ve Geliştirme Merkezi, Kaohsiung, Tayvan, ROC tarafından desteklenmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
anvil MIRDC made by MIRDC
DP780 China steel Corporation CSC DP780
stir spot welder machine MIRDC made by MIRDC
tool pin KINIK COMPANY DBN2B005B

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mazda. Mazda Develops World’s First Aluminum Joining Technology Using Friction Heat. Available from: https://www2.mazda.com/en/publicity/release/archive/2003/200302/0227e.html (2003).
  2. Piccini, J. M., Svoboda, H. G. Effect of pin length on Friction Stir Spot Welding (FSSW) of dissimilar Aluminum-steel joints. Procedia Materials Science. 9, 504-513 (2015).
  3. Iwashita, T. Method and Apparatus for joining. USA patent US6601751B2 (2003).
  4. Allen, C. D., Arbegast, W. J. Evaluation of Friction Spot Welds in Aluminium Alloys. SAE Technical. No 2005-2001-1252 (2005).
  5. Feng, Z., et al. Friction Stir Spot Welding of Advanced HighStrength Steels - a Feasibility Study. SAE 2005 Congress, SAE-International, Detroit, MI, Technical Paper No 2005-2001-1248 (2005).
  6. Miles, M. P., Nelson, T. W., Steel, R., Olsen, E., Gallagher, M. Effect of friction stir welding conditions on properties and microstructures of high strength automotive steel. Science and Technology of Welding and Joining. 14, (3), 228-232 (2009).
  7. Feng, Z., et al. Friction stir spot welding of advanced high-Strength steels-a feasibility study. SAE Technical Paper Series 2005-01-1248. (2005).
  8. Santella, M., Hovanski, Y., Frederick, A., Grant, G., Dahl, M. Friction stir spot welding of DP780 carbon steel. Science and Technology of Welding and Joining. 15, (4), 271-278 (2010).
  9. Saunders, N., et al. Joint strength in high speed friction stir spot welded DP 980 steel. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 15, (5), 841-848 (2014).
  10. Khan, M. I., et al. Resistance and friction stir spot welding of DP600: a comparative study. Science and Technology of Welding and Joining. 12, (2), 175-182 (2007).
  11. Sarkar, R., Sengupta, S., Pal, T. K., Shome, M. Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Spot-Welded IF/DP Dissimilar Steel Joints. Metallurgical and Materials Transactions A. 46, (11), 5182-5200 (2015).
  12. Yang, X. W., Fu, T., Li, W. Y. Friction Stir Spot Welding: A Review on Joint Macro- and Microstructure, Property, and Process Modelling. Advances in Materials Science and Engineering. 2014, 11 (2014).
  13. Esther, T. A., Stephen, A. A. Trends in Welding Research 2012: Proceedings of the 9th International Conference. Materials Characterisation of Friction Stir Processed 6082 Aluminum Alloy. DebRoy, T., et al. ASM Press. Chicago, IL. 548-551 (2012).
  14. Ghosh, P. K., et al. Influence of Weld Thermal Cycle on Properties of Flash Butt Welded Mn-Cr-Mo Dual Phase Steel. ISIJ International. 33, (7), 807-815 (1993).
  15. Schultz, R. A. Metallic materials trends for north American light vehicles. American Iron and Steel Institute. Michigan, US. Power point presentation of great designs in steel seminar (2007).
  16. Horvath, C. Material challenges facing the automotive and steel industries from globalization. American Iron and Steel Institute, Michigan, USAmerican Iron and Steel Institute. Michigan, US. Power point presentation of great designs in steel seminar (2007).
  17. Pouranvari, M., Marashi, S. P. H. Critical review of automotive steels spot welding: process, structure and properties. Science and Technology of Welding and Joining. 18, (5), 361-403 (2013).
  18. Khan, M. S., et al. Welding behaviour, microstructure and mechanical properties of dissimilar resistance spot welds between galvannealed HSLA350 and DP600 steels. Science and Technology of Welding and Joining. 14, (7), 616-625 (2009).
  19. Ma, C., et al. Microstructure and fracture characteristics of spot-welded DP600 steel. Materials Science and Engineering: A. 485, (1), 334-346 (2008).
  20. Hilditch, T. B., Speer, J. G., Matlock, D. K. Effect of susceptibility to interfacial fracture on fatigue properties of spot-welded high strength sheet steel. Materials & Design. 28, (10), 2566-2576 (2007).
  21. Yan, B., Zhu, H., Lalam, S. H., Baczkowski, S., Coon, T. Spot Weld Fatigue of Dual Phase Steels. SAE Technical Paper Series 2004-01-0511. (2004).
  22. Wilson, R. B., Fine, T. E. Fatigue behavior of spot welded high strength joints. SAE Technical Paper Series 1981-02-01. (1981).
  23. Sun, X., Stephens, E. V., Khaleel, M. A. Effects of fusion zone size and failure mode on peak load and energy absorption of advanced high strength steel spot welds under lap shear loading conditions. Engineering Failure Analysis. 15, (4), 356-367 (2008).
  24. Pouranvari, M., Mousavizadeh, S. M., Marashi, S. P. H., Goodarzi, M., Ghorbani, M. Influence of fusion zone size and failure mode on mechanical performance of dissimilar resistance spot welds of AISI 1008 low carbon steel and DP600 advanced high strength steel. Materials & Design. 32, (3), 1390-1398 (2011).
  25. Hsu, T. -I., Wu, L. -T., Tsai, M. -H. Resistance and friction stir spot welding of dual-phase (DP 780)—a comparative study. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. (2018).
  26. Piccini, J. M., Svoboda, H. G. Effect of the tool penetration depth in Friction Stir Spot Welding (FSSW) of dissimilar aluminum alloys. Procedia Materials Science. 8, 868-877 (2015).
  27. Aissani, M., Gachi, S., Boubenider, F., Benkedda, Y. Design and Optimization of Friction Stir Welding Tool. Materials and Manufacturing Processes. 25, (11), 1199-1205 (2010).
  28. Zhang, Y. N., Cao, X., Larose, S., Wanjara, P. Review of tools for friction stir welding and processing. Canadian Metallurgical Quarterly. 51, (3), 250-261 (2013).
  29. Nandan, R., DebRoy, T., Bhadeshia, H. K. D. H. Recent advances in friction-stir welding – Process, weldment structure and properties. Progress in Materials Science. 53, (6), 980-1023 (2008).
  30. Tang, W., Guo, X., McClure, J., Murr, L., Nunes, A. C. Heat Input and Temperature Distribution in Friction Stir Welding. 7, (1998).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics